Study on multiplexing technology of synthetic aperture radars based on digital transmit control

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04528
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 植松 明久 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主任研究開発員 (00450685)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西堀 俊幸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究領域主幹 (80280361) ; 川口 則幸 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 名誉教授 (90214618)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 合成開口レーダ / ディジタル送信制御 / 周波数多重化 / ディジタルビームフォーミング

Outline of Annual Research Achievements

送信周波数多重合成開口レーダの主要要素を構成するレンジ圧縮部分について、圧縮・送受信・復元を行うシミュレーション環境を計算機上に構築した。具体的には、別々に生成した周波数の異なる複数のチャープ信号を同時に送信と空間合成、及び受信波のレンジ圧縮処理を模擬するシミュレーション環境を計算機上に構築し、複数周波数信号を各チャネル毎に独立に復元処理できることを確認した。
周波数多重送信合成開口レーダのレンジ圧縮・送受信・復元の一連の過程をハードウェアレベルで確認するため、ソフトウェア無線機を導入した上で、複数の中心周波数を有し、周波数変調を行う送信信号について、それぞれ独立したチャネルから同時送信後、信号合成を行い受信を行う実験環境を構築した。具体的には、有線レベルで、合成開口レーダにおけるレンジ圧縮による点ターゲットの観測に相当する動作として、実機を使い、別々の周波数変調送信波を合成し受信後、計算機を使用して復元する実験を実施した。その結果、それぞれの周波数の信号について、個別に復元可能であることを、ハードウェアレベルで示すことができた。
構築した実験環境を活用し、無線レベルの実験を実施するため、ソフトウェア無線機とアンテナを組み合わせた実験系を電波暗室内に整備する作業を実施するための準備として、装置構成を検討した。
本研究の対象となる送信周波数多重合成開口レーダに関連した特許出願の準備を進めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ソフトウェア無線機を用いた実機での多重化検証について、無線レベルでの環境構築の前に、まず有線レベルでの検証を実施することにより、無線での検証を確実とするアプローチをとった。その際に、送信波の生成や受信波の出力にかかわるプログラムの習熟とコーディング作業の完了までに想定以上に時間を要した。そのため、予定していた、ソフトウェア無線機とアンテナを組み合わせた実験系を電波暗室内に整備する作業が完了しなかった。

Strategy for Future Research Activity

2021年度は、ソフトウェア無線機とアンテナを組み合わせた実験系を電波暗室内に整備する作業を継続する。室内実験として、送受対向法により、周波数チャネル間での信号の相互干渉データを取得し、送信ビーム制御の効果を確認する。また、計算機上において、多重化アレイアンテナを有するSARにおいて、他のチャネルからの干渉の影響を評価し、室内実験と比較する。さらに、室内実験装置を改造し、パルス圧縮可能なレーダ散乱計として活用できるようにする。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は、ソフトウェア無線機とアンテナを組み合わせた実験系を電波暗室内に整備するにあたり、一部の消耗品の購入を次年度へ先延ばしした点と、新型コロナウイルスの影響により、研究分担者の実験室作業を取りやめたためである。2021年度は、次年度使用額と当該年度使用額を合わせ、実験系の構築に必要な残りの消耗品等を購入するとともに、新型コロナウイルスが収束すれば、実験系の構築作業の一部として、研究分担者が研究代表者所属機関にある電波暗室を訪問することとする。